晶圆搬运机器人的开发及控制系统设计

作     者：荆雄 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：楼云江

授予年度：2010年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：晶圆搬运机器人 直驱技术 轨迹规划 冗余度 SCARA 

摘      要：本课题以基于SCARA （Selective Compliance Assembly Robot Arm）机械臂模型的直驱晶圆搬运机器人为研究核心,开发出用于半导体制造行业特定生产工序的晶圆搬运机器人。 控制系统是晶圆搬运机器人的神经中枢,根据其工作和运动的特点,采用了以基于PC的固高公司多轴运动控制卡GT400为核心的控制方案。根据晶圆搬运机器人的点位控制特点确定了伺服系统的速度控制模式。在实际生产中机器人必须具备安全、稳定和高精度运行这三个指标,为了实现这三个指标,本文在多方面进行了研究: （1）对机械臂的机械结构进行探讨,分析各种机械结构的可行性并选定SCARA模型,为了提高性能采用直驱技术;（2）为了描述机械臂的姿态及末端插盘的空间位置,分别用运动学方程和动力学方程建立数学模型;（3）分析了冗余机构在完成特定任务（末端特定轨迹,避障等）时各个关节之间的关系,并优化各个关节实时的位置,速度,加速度;（4）运行晶圆搬运机器人,针对末端定位精度的问题设计反向间隙补偿算法,实验验证。 本文中研发的晶圆搬运机器人在实验中证明了其快速、高精度的工作性能,可以很好的满足生产需要。